Mais de 50% da dose de radiação efetiva anual recebida por um ser humano está relacionada com o Radônio e seus produtos. Os principasis mecanismos que levam o Radônio no interior das residências são a emanação do solo e a liberação do Radônio na água. Esse trabalho apresenta uma proposta de mitigação, método para redução de Radônio-222 em níveis de água de poço, utilizando o processo de aeração da água e medidas da concentração de Radônio -222 nas águas e solo. As amostras foram coletadas em poço e solo na região do Pinheirinho em Curitiba, Brasil. As medidas foram realizadas durante o período de Fevereiro a Junho de 2011, sendo analisadas em média dez amostras de cada coleta de água, entre elas oito sob o processo de aeração. As medidas foram obtidas com a câmara de ionização Radon Professional Monitor (AlfaGUARD), aparelho que verifica a concentração de Radônio na faixa de 2 - 2x106 Bq/L, ajustado em um fluxo de 0,5L/min, em um tempo aproximado de 60 minutos, no Laboratório de Radiações Ionizantes da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Os níveis de concentração de Radônio-222 foram medidos através do software AlfaEXPERT, e formulações adequadas caracterizaram a concentração desse gás em água corrigindo o tempo de decaimento devido ao atraso da coleta das amostras em relação às medições. O método de mitigação utilizado foi o de aeração, chamado Aeração Difusora, na qual ocorre a gaseificação da água em um processo de injeção de ar por um aerador conectado em uma placa porosa durante um período de 24 horas em 4 dias, já que a meia-vida do Radônio é cerca de 3,82 dias, para a diminuição da concentração de Radônio-222 nas amostras. Inicialmente as amostras apresentaram concentrações de Radônio-222 de aproximadamente 20 Bq/L, nível acima de 11,11 Bq/L recomendado pela USEPA (Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos). Após aplicar a medida de mitigação nessas amostras de água, as concentrações de Radônio-222 diminuíram satisfatoriamente e ficaram abaixo do valor esperado pelo decaimento natural do gás. / More than 50% of the effective annual radiation dose received by a human being is related to the Radon and its progeny. Among main mechanisms that bring Radon inside the dwelling are the soil emanation and radon release from the water. This present work represents a proposal of mitigation, method to reduce Radon-222 levels in well water, using the process of water aeration and measurements of Radon-222 in the water and soil. Samples were collected in a pit and soil in the region of "Pinheirinho" in the city of "Curitiba" Brazil. The Measurements were taken during the period of February till June of 2011, being analyzed by an average of ten samples of each water collected, among them eight were under the process of aeration. The measurements were obtained with ionization chamber Randon Professional Monitor (AlfaGUARD), a device that checks concentrations of Radon in the range of 2-2x106 Bq/L, adjusted in a flow of 0.5L/min, with approximate time of 60 minutes, in the laboratory for Ionizing Radiation of the Univeristy " Federal do Parana" (UTFPR). The levels of concentration of Radon-222 were measured by the software called AlfaEXPERT, and suitable formulations characterized the concentration of this gas in the water by correcting the time decay due to the delay in the collection of samples for measurements. The method of mitigation used was aeration, called Diffusing Aeration, in which there is the gasification of water in a process that injects air by an aerator connected in a porous plate during a period of 24 hours in 4 days, since the half life of Radon is approximately 3,82 days, for the reduction of the concentration of Radon-222 on samples. Initially samples had concentrations of Radon-222 aproximately from 20 Bq/L, a level above 11.11 Bq/L recomended by USEPA (United States Enviromental Protection Agency). After Applying the measurements to mitigate these samples of water, the concentration of Radono-222 decreased satisfactorily and remained below the expected value by the natural decaying of the water.

Mais de 50% da dose de radiação efetiva anual recebida por um ser humano está relacionada com o Radônio e seus produtos. Os principasis mecanismos que levam o Radônio no interior das residências são a emanação do solo e a liberação do Radônio na água. Esse trabalho apresenta uma proposta de mitigação, método para redução de Radônio-222 em níveis de água de poço, utilizando o processo de aeração da água e medidas da concentração de Radônio -222 nas águas e solo. As amostras foram coletadas em poço e solo na região do Pinheirinho em Curitiba, Brasil. As medidas foram realizadas durante o período de Fevereiro a Junho de 2011, sendo analisadas em média dez amostras de cada coleta de água, entre elas oito sob o processo de aeração. As medidas foram obtidas com a câmara de ionização Radon Professional Monitor (AlfaGUARD), aparelho que verifica a concentração de Radônio na faixa de 2 - 2x106 Bq/L, ajustado em um fluxo de 0,5L/min, em um tempo aproximado de 60 minutos, no Laboratório de Radiações Ionizantes da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR). Os níveis de concentração de Radônio-222 foram medidos através do software AlfaEXPERT, e formulações adequadas caracterizaram a concentração desse gás em água corrigindo o tempo de decaimento devido ao atraso da coleta das amostras em relação às medições. O método de mitigação utilizado foi o de aeração, chamado Aeração Difusora, na qual ocorre a gaseificação da água em um processo de injeção de ar por um aerador conectado em uma placa porosa durante um período de 24 horas em 4 dias, já que a meia-vida do Radônio é cerca de 3,82 dias, para a diminuição da concentração de Radônio-222 nas amostras. Inicialmente as amostras apresentaram concentrações de Radônio-222 de aproximadamente 20 Bq/L, nível acima de 11,11 Bq/L recomendado pela USEPA (Agência de Proteção Ambiental dos Estados Unidos). Após aplicar a medida de mitigação nessas amostras de água, as concentrações de Radônio-222 diminuíram satisfatoriamente e ficaram abaixo do valor esperado pelo decaimento natural do gás. / More than 50% of the effective annual radiation dose received by a human being is related to the Radon and its progeny. Among main mechanisms that bring Radon inside the dwelling are the soil emanation and radon release from the water. This present work represents a proposal of mitigation, method to reduce Radon-222 levels in well water, using the process of water aeration and measurements of Radon-222 in the water and soil. Samples were collected in a pit and soil in the region of "Pinheirinho" in the city of "Curitiba" Brazil. The Measurements were taken during the period of February till June of 2011, being analyzed by an average of ten samples of each water collected, among them eight were under the process of aeration. The measurements were obtained with ionization chamber Randon Professional Monitor (AlfaGUARD), a device that checks concentrations of Radon in the range of 2-2x106 Bq/L, adjusted in a flow of 0.5L/min, with approximate time of 60 minutes, in the laboratory for Ionizing Radiation of the Univeristy " Federal do Parana" (UTFPR). The levels of concentration of Radon-222 were measured by the software called AlfaEXPERT, and suitable formulations characterized the concentration of this gas in the water by correcting the time decay due to the delay in the collection of samples for measurements. The method of mitigation used was aeration, called Diffusing Aeration, in which there is the gasification of water in a process that injects air by an aerator connected in a porous plate during a period of 24 hours in 4 days, since the half life of Radon is approximately 3,82 days, for the reduction of the concentration of Radon-222 on samples. Initially samples had concentrations of Radon-222 aproximately from 20 Bq/L, a level above 11.11 Bq/L recomended by USEPA (United States Enviromental Protection Agency). After Applying the measurements to mitigate these samples of water, the concentration of Radono-222 decreased satisfactorily and remained below the expected value by the natural decaying of the water.

CAPES / Neste trabalho foi executado o monitoramento de parâmetros físico-químicos e microbiológicos para avaliar a qualidade das águas subterrâneas no município de Medianeira – PR. Paralelamente, foi elaborado um mapa de vulnerabilidade de águas subterrâneas a partir da determinação dos índices de vulnerabilidade do Aquífero Serra Geral (ASG). Para o levantamento dos dados, foram monitorados 42 poços em duas etapas. Foram avaliados diversos parâmetros físico-químicos e microbiológicos para avaliação da potabilidade e a possível ocorrência de contaminantes inorgânicos, bem como a análise das particularidades da região quanto suas características de uso e ocupação do solo e formação geológica. Na determinação do índice de vulnerabilidade foi empregado o método GOD, onde foram utilizados informações de 73 pontos de captação de água subterrânea distribuídos pelo município. Os resultados indicam que 75% da área do município está situada em zona considerada de insignificante vulnerabilidade e os outros 25% ficam delimitados em áreas de baixa vulnerabilidade. No monitoramento físicoquímico e microbiológico, foram analisados 41 parâmetros, onde, 17 são considerados como padrão de potabilidade pela Legislação Brasileira e desses, pelo menos 10 parâmetros apresentaram valores distintos do permitido pela Legislação em algum poço no período de monitoramento. Portanto, vários parâmetros analisados da qualidade da água se mostraram alterados, comprovando que se deve ter certa atenção com a água consumida. Junto a isso, o real conhecimento sobre as características do aquífero explorado e monitoramento das características das águas é imprescindível para regular qualquer exploração racional, presente ou futura, buscando a preservação da qualidade dos recursos hídricos subterrâneos da região. / This research developed monitoring of physical, chemical and microbiological parameters for assessing the quality of groundwater in the city of Medianeira, in the Paraná State (PR). At the same time, from the determination of levels of vulnerability of the Serra Geral Aquifer, a map of vulnerability of groundwater was developed. To survey data, 42 wells were monitored in two stages. Was evaluated several physical, chemical and microbiological parameters to assess the potability and the possible occurrence of inorganic contaminants, as well as the analysis of the particularities of the region and its usage characteristics, land use and geological formation. In the vulnerability index determination was employed GOD method, which was used information of 73 underground water collection points distributed by the city of Medianeira - PR. The results indicate that 75% of the municipal area is situated in the area concerned insignificant vulnerability and the other 25% are defined in low vulnerability areas. About the Physico-chemical and microbiological monitoring, 41 parameters were analyzed, where 17 are considered standard for drinking water by Brazilian Legislation and of those, at least 10 parameters showed values not allowed by legislation in the monitoring period. Therefore, various parameters analyzed water quality proved to be considered non potable regarding Brazilian Legislation, proving that one must have some attention to the water consumed. In this way, the actual knowledge about the characteristics of exploited aquifer and monitoring the characteristics of these waters is essential to regulate any rational exploitation, present or future, in order to preserve the quality of groundwater resources in the region.

Este trabalho teve como objetivo avaliar a vulnerabilidade natural à contaminação do Sistema Aquífero Serra Geral (SASG) no estado do Paraná, bem como realizar uma comparação dos métodos DRASTIC e GOD, visando estabelecer vantagens e desvantagens da aplicação cada método. A vulnerabilidade natural à contaminação indica a sensibilidade à poluição de um aquífero a partir de suas características intrínsecas. Para que fosse realizada a avaliação da vulnerabilidade pelo método DRASTIC, foi necessária a estimativa das taxas de recarga das águas subterrâneas na área de estudo. Para isso, foram aplicados e comparados dois métodos: balanço hídrico e separação do escoamento de base. No método DRASTIC, adaptações foram feitas nos parâmetros A (Meio Aquífero), em que foi utilizada a densidade de lineamentos; I (Impacto da Zona Vadosa), em que foi avaliada a aptidão dos solos para disposição de resíduos sólidos; e C (Condutividade Hidráulica), em que foram utilizados valores de transmissividade. Estas adaptações tiveram como objetivo adequar o método à avaliação da vulnerabilidade em aquíferos fraturados. Os mapas de vulnerabilidade pelos métodos DRASTIC e GOD foram comparados através da normalização dos índices, visando inseri-los em um mesmo intervalo. Para a estimativa de recarga, os resultados apresentaram taxas média por bacia variando de 156 a 489 mm/ano pelo método da separação do escoamento de base e de 179 a 365 mm/ano pelo método do balanço hídrico. As diferenças apresentadas podem ser consideradas como aceitáveis, se considerados as diversas incertezas envolvidas no processo de estimativa de recarga e o fato de que os métodos utilizam dados diferentes na análise. Quanto ao mapeamento da vulnerabilidade natural à contaminação, o método DRASTIC apresentou graus de vulnerabilidade baixa (5,01%), moderada (83,13%) e elevada (11,85%). Já o método GOD apresentou vulnerabilidades baixa (66,21%), moderada (0,67%), alta (14,32%) e extrema (18,81%). As principais diferenças relativas entre os dois métodos ocorreram em locais onde a vulnerabilidade é determinada por parâmetros que não são mútuos dos métodos. De maneira geral, o método DRASTIC se mostrou mais restritivo quanto ao uso e ocupação do solo que o método GOD, pois apresentou índices mais elevados de vulnerabilidade quando considerada a área de estudo como um todo. O método DRASTIC apresentou maior grau de detalhe na avaliação e mais valores intermediários. Já o método GOD apresentou variação brusca dos índices em muitas regiões. Isso se deve principalmente ao fato de que este utiliza apenas três parâmetros em sua avaliação, enquanto o DRASTIC utiliza sete. Apesar do método DRASTIC apresentar resultados mais satisfatórios, a escolha do método deve estar condicionada à disponibilidade de dados e de recursos humanos e financeiros. Ambos os métodos podem ser utilizados em estudos regionais, entretanto, os resultados aqui obtidos devem ser utilizados com cautela em estudos que requerem maior grau de detalhe. / This paper aimed to evaluate natural vulnerability to contamination on Serra Geral Aquifer System (SASG) in Paraná state, Brazil, as well as comparing DRASTIC and GOD methods, aiming to stablish advantages and disadvantages of each method. Natural vulnerability to contamination indicates the sensibility to pollution of an aquifer considering its intrinsic characteristics. In order to carry out the evaluation through DRASTIC method, it was necessary to estimate groundwater recharge rates in the study area. To do so, two methods were applied and compared: baseflow separation and water balance. Concerning the DRASTIC method, some adaptations were made in the following parameters: A (Aquifer Media), in which was used lineaments density; I (Impact of Vadose Zone), in which was considered the soil capacity to receive solid waste; and C (Hydraulic Conductivity), in which was used aquifer transmissivity. These adaptations aimed to adapt the method for vulnerability evaluation on fractured aquifers. Vulnerability maps by DRASTIC and GOD were compared through index normalization, inserting them at the same interval. For recharge estimation, results showed average values per basin of 156 to 489 mm/year by baseflow separation and 179 to 365 mm/year by water balance. The differences can be considered as acceptable when considered the various uncertainties involved and the fact that the methods uses different data on the analysis. Concerning the natural vulnerability to contamination mapping, DRASTIC method showed the following levels of vulnerability: low (5,01%), moderate (83,13%) and high (11,85%). GOD method showed the following levels: low (66,21%), moderate (0,67%), high (14,32%) and extreme (18,81%). The main differences related to both methods occurred in areas where the vulnerability is determined by mutual parameters. In general, DRASTIC method showed to be more restrictive in terms of land use than GOD, as it presented high indexes when considered all the study area. DRASTIC method showed a higher level of spatial detail and more intermediary values. The GOD method showed abrupt variation of indexes in many areas. This happens mainly because this method uses only three parameters on the evaluation, while DRASTIC uses seven. Although DRASTIC method presented more satisfactory results, the choice must be conditioned to data, human and financial resources availability. Both methods can be used in regional studies, but, the results showed in this paper must be used with caution in studies that requires higher levels of detail.

Carlos Barbosa é um município abastecido exclusivamente por recursos hídricos subterrâneos captados do Sistema Aquífero Serra Geral, sendo o abastecimento de responsabilidade da Companhia Riograndense de Saneamento – CORSAN. Devido a este panorama, o município foi selecionado para instalação do SIGAS que é um sistema de monitoramento totalmente automatizado e com envio de dados por telemetria. O SIGAS foi instalado em 12 dos 15 poços atualmente utilizados para o abastecimento do munícipio e monitora volume e corrente de 15 em 15 minutos e nível de água de 1 em 1 minuto. Este trabalho se propôs a avaliar as condições de explotação em 8 dos 12 poços monitorados por este sistema, os quais abastecem, juntamente com outros 4 poços 3 dos 4 reservatórios existentes no município. Logo, foram comparados os dados diários de volume, vazão e tempo de bombeamento coletados pelo SIGAS com os valores definidos quando da elaboração dos projetos de bombeamento. Para verificação dos dados coletados pelo SIGAS foi realizada uma comparação com os dados coletados pela CORSAN e com os dados obtidos em levantamentos de campo. Os poços CBA 3A, 5A, 9, 11 e 12, na maior parte do tempo, operaram com vazão inferior a projetada, sendo que o oposto ocorreu nos poços CBA 18, 26 e 34. O tempo de bombeamento operado se manteve acima do projetado, na maior parte do tempo, nos poços CBA 3A, 9, 12 e 18, sendo que o inverso ocorreu nos poços CBA 5A, 11, 26 e 34. O volume médio de água explotado ficou acima do previsto em projeto, na maior parte do tempo, apenas nos poços CBA 18 e 26. Os resultados demostraram que há falhas na gestão e no planejamento da operação dos poços, sendo que há poços explotando volumes de água acima do permitido, enquanto em outros o volume explotado está abaixo do projetado. Foi identificado também a influência da demanda na operação dos poços, as quais tornam o tempo de descanso descontínuo dificultando a recuperação do nível de água no poço. Os dados coletados pelo SIGAS se demostraram confiáveis e coerentes com os valores operados nos poços, sendo assim os mesmos poderão ser utilizados na gestão e planejamento da operação dos poços no município de Carlos Barbosa. / Carlos Barbosa is a city supplied exclusively by groundwater resources obtained from the Serra Geral Aquifer System, and the supplying responsibility is from the Companhia Riograndense de Saneamento - CORSAN. Because of this panorama, the city was selected for the installation of SIGAS, which is a fully automated monitoring system and sending data by telemetry. The SIGAS was installed in 12 of the 15 wells currently used to supply the city and it monitors volume and current 15 in 15 minutes and water level 1 in 1 minute. This study aimed to evaluate the exploitation conditions in 8 of the 12 wells that the system has, which supply, along with other 4 wells, 3 of the 4 existing reservoirs in the city. Then, were compared the daily volume of data, flow and pumping time collected by SIGAS with the values defined during the preparation of pumping projects. For verification of the data collected by SIGAS a comparison with the data collected by CORSAN and with data from field surveys were fulfilled. The wells CBA 3A, 5A, 9, 11 and 12, at the most part of the time, operated at a flow below of projected, being that the opposite was observed in the wells CBA 18, 26 and 34. The operated pumping time is kept above the projected, at the most part of the time, in the wells CBA 3A, 9, 12 and 18, being that the converse occurred in the wells CBA 5A, 11, 26 and 34. The average volume of exploited water was above the provided in project, at the most part of the time, only in the wells CBA 18 and 26. The results showed that there are flaws in the management and planning of the operation of the wells, being that there are wells exploring volumes above the allowed, while in others the exploited volume is below the projected. It was also identified the influence demand in the operation of wells, which make the discontinuous rest time hindering the recovery of the water level in the well. The data collected by SIGAS been shown reliable and coherent with the values operated in the wells, so the same might be used in the management and planning of the operation of the wells in the city of Carlos Barbosa.

Entre os principais métodos construtivos de barragens de contenção de rejeitos de mineração, o método da linha de montante é sem dúvida o mais vulnerável à ocorrência de acidentes originados por forças de percolação da água pelo barramento. Em um sistema barragem-reservatório constituído de solos finos e de baixa coesão, como as barragens de contenção de rejeitos, as forças de percolação da água favorecem a instalação de processos erosivos internos de piping e liquefação, maiores responsáveis pelos acidentes já registrados. Para redução dos riscos de acidentes em barragens construídas pelo método da linha de montante, a avaliação do comportamento do nível dágua deve ser constante. Neste contexto, o trabalho apresenta um programa de instrumentação e monitoramento composto por medidas piezométricas, pluviométricas, de vazão, do nível dágua do reservatório e de deslocamento horizontal com marco topográfico, com vistas ao aumento do fator de segurança destas obras. A execução de um procedimento metodológico com base no programa de instrumentação e monitoramento acima citado, possibilita a avaliação do comportamento do nível dágua nestas barragens. Por fim, são descritos os aspectos relevantes para correlação dos dados da instrumentação com os valores-limite definidos para o projeto, critério este determinante para o sucesso de um programa de instrumentação. O procedimento metodológico apresentado se mostrou eficiente na obtenção de parâmetros indispensáveis a uma correta avaliação do comportamento do nível dágua e as condições estruturais do barramento. / Among the main building methods of tailings dams, the upstream method is undoubtedly the most vulnerable to the occurrence of the failure originated by the power of seepage groundwater through the embankment. In a reservoir-dam system having low cohesion slimes, such as tailings dams, the power of seepage groundwater benefits the installation of internal erosive processes of piping and liquefaction, the most responsible for the failure already registered. For reduction of failure risks in tailings dams built through upstream method, the assessment of water level behavior must be constant. In this context, the survey presents an instrumental and monitored program composed by piezometer, rainy, downstream outlet, reservoir level of water measures and benchmark providing the increase of safety in these works. The execution of a methodological procedure based on the instrumental and monitored program above mentioned makes possible the assessment of water level behavior in these dams. At last, the relevant aspects for correlation of instrumental data with the limit-values defined for the project are described, meaningful criterion for the success of an instrumental program. The methodological procedure showed efficiency for the obtain of indispensable patterns for a right level of water behavior assessment and structure embankment condictions.

Orientador: Nelson Eduardo Duran Caballero / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Quimica / Made available in DSpace on 2018-08-10T05:06:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Donaire_PatriciaPulciniRosvald_D.pdf: 1368968 bytes, checksum: 36ddc25863076b787c4847f7b99b272a (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: O presente trabalho trata do desenvolvimento de um reator tubular fotocatalítico aplicado ao tratamento de águas superficiais e subterrâneas contaminadas com compostos orgânicos voláteis, mais especificamente benzeno, tolueno, etilbenzeno e xileno (BTEX). O reator opera com recirculação da amostra e é constituído por dois catalisadores semicondutores, o dióxido de titânio e o dióxido de zircônio (TiO2/ZrO2). Estes catalisadores foram depositados sobre substratos de vidro na forma de filme misto e ativados com luz artificial proveniente de 2 lâmpadas de luz negra de 15 W cada, representando uma intensidade luminosa total de 3,6 mW cm. Os resultados demonstraram a viabilidade da utilização da fotocatálise heterogênea através da deposição de 15 camadas do filme misto sobre a matriz de vidro. A irradiação de água deionizada contaminada com 10 mg L de BTEX resultou em 95,9% de remoção destes compostos em pH 6,6 e vazão de recirculação de 280 mL min , onde somente o benzeno não alcançou o limite permitido pela legislação. A quantificação dos analitos foi realizada utilizando-se microextração em fase sólida (SPME). Observou-se uma cinética de pseudo-primeira ordem sendo a concentração inicial um fator limitante na taxa de degradação. A acetofenona foi a espécie intermediária detectada durante o processo fotocatalítico. No experimento de toxicidade utilizando Daphnia similis como organismo teste, a remoção de toxicidade foi atingida após 30 min de tratamento de água contaminada com gasolina onde o CE50-48 h inicial médio foi de 14,1% atingindo um CE50-48 h final médio de 84,3% / Abstract: The present work deals with the development of a photocatalytic tubular reactor to treat superficial and groundwaters contaminated with organic volatile compounds, more specifically benzene, toluene, ethylbenzene and xylene (BTEX). The reactor was operated with sample recirculation and it was constituted by two semiconductors catalysts, the titanium dioxide and the zirconium dioxide (TiO2/ZrO2). These catalysts were deposited over glass substrate in the form of mixed film and activated with artificial light originated from two 15 W black light lamps representing an average light intensity of 3.6 mW cm. The results showed the viability of heterogeneous photocatalysis using a deposition of 15 mixed film layers over the glass matrix. The photodegradation of deionized water contaminated with 10 mg L of BTEX gave a 95.9% of BTEX removal at pH 6.6 with a recirculation flow of 280 mL min . Among the other components of BTEX, only the benzene did not reach the permitted limit by legislation. The analytes were quantified by solid phase microextraction (SPME). The kinetic of pseudo-first order was observed and being the initial concentration a limiting factor in the degradation rate. The acetophenone was the intermediate species detected during photocatalytic process. In the toxicity experiment using Daphnia similis as organism test, the toxicity removal was reached after 30 min of treatment of contaminated water with gasoline where the initial average CE50-48 h was 14.1 % and reaching a final average CE50-48 h of the 84.3% / Doutorado / Quimica Analitica / Doutor em Quimica

A escassez das águas e o aumento da população humana demandam novas fontes potáveis de água. O flúor em águas, assim como outros elementos, pode ser benéfico à saúde humana, mas torna-se tóxico quando ingerido em excesso. O principal objetivo desta pesquisa foi compreender melhor a distribuição do flúor e sua associação com tipos hidroquímicos na região meridional do Sistema Aqüífero Serra Geral (SASG), que atende boa parte do consumo público no Estado do Rio Grande do Sul, no sul do Brasil. Devido a sua posição estratégica e alta vulnerabilidade, as águas deste recurso hídrico devem ser gerenciadas de forma eficiente, procurando manter os aspectos quali-quantitativos das águas. Assim, águas subterrâneas com concentrações anômalas de fluoreto e padrões de mistura de águas foram estudados no SASG, usando quatro aspectos: análise fatorial de componentes principais (AFCP), análise tectônica, interpretação hidroquímica de dados de águas subterrâneas e isótopos estáveis de poços profundos. Todos estes aspectos foram interpretados em ambiente de sistema de informação geográfica (SIG). A AFCP foi aplicada para 309 resultados químicos de águas subterrâneas. Correlações entre sete parâmetros químicos foram estatisticamente analisadas. O modelo para quatro componentes foi adotado por explicar 81% da variância. A Componente 1 representa águas bicarbonatadas cálcicas e magnesianas com longo tempo de residência; a Componente 2, águas sulfatadas e cloretadas com cálcio e sódio; a Componente 3, águas bicarbonatadas sódicas e a Componente 4 é caracterizada por águas sulfatadas sódicas com altas concentrações de fluoreto. Seis fácies hidroquímicas foram identificadas. Estas fácies sugerem duas fontes de fluoreto diferentes. A distribuição espacial das componentes mostra ocorrências de fluoreto em elevadas concentrações ao longo de sistemas de falhas. São propostos dois novos sistemas de falhas na porção central do SASG. Além disso, verifica-se um aumento das concentrações de fluoreto de acordo com a profundidade de captação d'água nos poços. A análise tectônica mostrou a relação entre as fácies hidroquímicas identificadas e o controle regional de fraturas. A metodologia aplicada revelou de forma satisfatória o padrão de misturas hidroquímicas presentes no SASG. Os padrões de de δ18O e δ2H foram analisados em 28 amostras do SASG. Resultados de isótopos estáveis de águas do Sistema Aqüífero Guarani (SAG) e de águas meteóricas foram utilizados para fins de comparação. A metodologia aplicada confirmou o complexo processo de mistura de águas entre o SASG e o SAG, a intensidade dos processos de recarga ascendente e sua relação com águas de recarga meteórica. A metodologia aplicada permitiu estabelecer padrões hidrogeoquímicos em um complexo sistema aqüífero fraturado e sugeriu, que o enriquecimento de fluoreto no SASG decorre da combinação de recarga ascendente em condições de alto confinamento e longo tempo de residência, associados a zonas de reduzida participação de recargas meteóricas. A compreensão dos mecanismos de enriquecimento de fluoreto nas águas subterrâneas auxiliam como guias para decisões futuras de gerenciamento do SASG. / Water scarcity and increasing human consumption require explotation of new water sources with adequate potability. Fluoride content in water, like other elements, is beneficial to human health but can be toxic when in excess. The main aim of the current study is to understand the distribution of fluoride content and the association with hydrochemical types in the southernmost region of the fractured Serra Geral Aquifer System (SGAS), which supplies most of the public water consumption in the Rio Grande do Sul State, southern Brazil. Due to this strategic condition and to the high vulnerability, the groundwater resource should be efficiently managed, caring for maintenance of aquifer capacity and water quality. Thus, groundwater with high fluoride content and water mixture patterns were studied in the SGAS using four procedures, principal component analysis (PCA), tectonic scenery by structural approach, hydrochemical interpretation from groundwater chemical data, and stable isotope characteristics from deep wells. The whole scenery was interpreted on geographical information system (GIS) environment. The PCA was applied to 309 groundwater chemical data informations. Correlations between seven hydrochemical parameters were statistically examined. A fourcomponent model was suggested and explained 81% of the total variance. Component 1 represents calcium-magnesium bicarbonated groundwaters with long residence time; Component 2, sulfated and chlorinated calcium and sodium groundwaters; Component 3, sodium bicarbonated groundwaters; and Component 4, sodium sulfated with high fluoride groundwaters. Six hydrochemical facies were identified. These facies suggest two different fluoride sources. The spatial components distribution showed high fluoride concentration along the tectonic fault systems. Two new northeast fault systems are proposed in the SGAS central area. The fluoride concentration increases according to groundwater pumping depth. Tectonic approach showed a close relationship between the defined hydrochemical facies and the regional fracture control. The applied methodology was able to explain the hydrochemical mixture dynamics in the SGAS. The δ18O and δ2H were analyzed in 28 SGAS samples to distinguish stable isotopes patterns. Data from meteoric waters and from the Guarani Aquifer System (GAS) were compared with the obtained SGAS data. This procedure confirms a complex water mixture between SGAS and GAS, the intensity of ascending water recharge process, and the relationship with the meteoric recharge. The used methodology was able to establish hydrochemical patterns in a complex fractured aquifer system and suggested that the SGAS fluoride enrichment results from a combination of ascending groundwater recharge with high confinement conditions and long residence time, associated with zones where is lower the meteoric recharge. The understanding of fluoride enrichment mechanisms in groundwater helps to a better management of the SGAS.

O nitrato nas águas subterrâneas é considerado um dos principais problemas com relação aos padrões de potabilidade estabelecidos pela Portaria MS nº 2914/2011, o limite é de 10 mg NNO3-/L, tendo em vista que a ingestão de altas concentrações de nitrato está associada a doenças como câncer e a metahemoglobinemia. As preocupações com o nitrato devem-se as concentrações insidiosas e persistentes deste íon registradas pela CETESB desde o início do monitoramento das águas subterrâneas em 1990. O presente trabalho propôs a avaliação de um processo alternativo para remoção de nitrato, trata-se de um sistema bioeletroquímico, também conhecido como MFC (Microbial Fuel Cells), que utiliza microrganismos para desnitrificação. Esse tratamento consiste no uso de processos biológicos potencializados pelo processo de eletrólise, aproveitando desta forma, os principais pontos característicos de cada processo de maneira combinada. O sistema foi testado em escala de bancada, e consiste basicamente em uma câmara anódica onde ocorre a oxidação da matéria orgânica e uma câmara catódica onde ocorre o processo de redução do nitrato a N2. Entre as câmaras é utilizada uma membrana de troca iônica de forma a permitir somente a passagem de prótons da câmara anódica para a catódica, além de impedir a difusão de oxigênio para a câmara catódica. O experimento realizou 8 testes variando a taxa de aplicação total de 2,88 a 11,52 L/dia com uma concentração 15 mg N-NO3-/L. Nos últimos dois testes ainda foi aplicada uma tensão externa. O sistema atingiu uma eficiência média de remoção de nitrato de 80,84 ± 16,73 %. As concentrações finais de nitrato permaneceram dentro dos padrões de potabilidade, com valor médio de 1,88 ± 2,03 mg N-NO3-/L, obtendo-se uma taxa de desnitrificação de 0,0498 ± 0,03 kg/m³.dia. O acúmulo de nitrito no sistema teve valor médio de 0,36 ± 0,37 mg N-NO2-/L. / Nitrate in groundwater is considered to be one of the main problems with regard to the potability standards established by Ordinance MS nº 2914/2011, the limit is 10 mg N-NO3-/L, considering that the intake of high concentrations of nitrate Is associated with diseases such as cancer and methemoglobinemia. Concerns with nitrate are due to the insidious and persistent concentrations of this ion recorded by CETESB since the beginning of groundwater monitoring in 1990. The present work proposed the evaluation of an alternative process for nitrate removal. This is a bioelectrochemical system, also known as MFC (Microbial Fuel Cells), which uses microorganisms for denitrification. This treatment consists in the use of biological processes potentiated by the electrolysis process, thus taking advantage of the main characteristic points of each process in a combined manner. The system was tested on a bench scale, and basically consists of an anodic chamber where the oxidation of organic matter occurs and a cathodic chamber where the process of nitrate reduction to N2 occurs. Between the chambers an ion exchange membrane is used in order to allow only the passage of protons from the anode chamber to the cathodic, in addition to preventing the diffusion of oxygen to the cathodic chamber. The experiment performed 8 tests varying the total application rate from 2.88 to 11.52 L/d with a concentration of 15 mg N-NO3-/L. In the last two tests an external voltage was still applied. The system achieved an average nitrate removal efficiency of 80.84 ± 16.73%. The final concentrations of nitrate remained within the potability standards, with an average value of 1.88 ± 2.03 mg N-NO3-/L, obtaining a denitrification rate of 0.0498 ± 0.03 kg/m³.d. The accumulation of nitrite in the system had an average value of 0.36 ± 0.37 mg N-NO2-/L.

Orientador: Mara Akie Iritani, Sueli Yoshinaga Pereira / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Geociencias / Made available in DSpace on 2018-08-06T16:31:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Couto_MariaLuizaTeixeira_M.pdf: 3706543 bytes, checksum: f150990d169a1b1034d761a8027c8f53 (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: A metodologia de Avaliação do Risco é uma das ferramentas de gestão que possibilita encontrar uma solução sustentável considerando a proteção da saúde humana e a remediação de áreas contaminadas. A metodologia de Avaliação do Risco foi desenvolvida pela agência ambiental americana (U.S.EPA) e tem sido a base para aplicação em diversos outros países. Esta metodologia tem como princípio a determinação da probabilidade de ocorrência de efeitos adversos à saúde humana em função do cenário ao qual um receptor está exposto. Estabelece uma seqüência lógica de etapas a serem cumpridas e entre elas temos a quantificação dos riscos potenciais associados às características da população potencialmente exposta, denominadas de fatores de exposição. CETESB utilizou a metodologia de Avaliação do Risco para a determinação dos Valores de Intervenção para solos, que são valores de referência que orientam a classificação de uma área como contaminada. A CETESB, na ausência de dados característicos da população paulista e mesmo brasileira, utilizou fatores de exposição de fontes reconhecidas internacionalmente. Tendo como referência essas considerações, este trabalho foi idealizado em torno de três objetivos principais: (a) realizar uma revisão abrangente das informações recentes no campo de estudos geográficos nacionais e dados internacionais com a perspectiva de consolidar os fatores de exposição para a população paulista e, secundariamente, para a brasileira, (b) analisar a sensibilidade desses novos fatores de exposição frente aos Valores de Intervenção consolidados pela CETESB em 2001 para o Benzeno, Endrin e Níquel considerando os cenários de exposição agrícola, residencial e industrial, e (c) propor valores de fatores de exposição para utilização seja no calculo de novos Valores Orientadores do Estado de São Paulo como no processo de Avaliação do Risco à saúde humana aplicada as áreas contaminadas. Os fatores de exposição foram atualizados através da pesquisa em bancos de dados e literaturas e estimados com base em equações matemáticas especificas, quando pertinentes. A análise de sensibilidade foi realizada calculando-se as doses de ingresso e os valores de risco para as substâncias selecionadas, utilizando o modelo CSOIL e o mesmo procedimentos utilizado pela CETESB para derivação dos Valores de Intervenção. Os resultados mostraram que dentre os parâmetros de exposição avaliados, o peso corpóreo, a taxa de inalação e as taxas de ingestão de solo e água mostraram maior influência nos valores de risco final calculado. A magnitude da influência de cada fator depende das características físico-químicas e o compartimento alvo do contaminante. A avaliação do impacto destes fatores de exposição nos Valores de Intervenção mostra que não haveria alteração para o Benzeno e para o Níquel no cenário residencial. O maior impacto seria no cenário industrial. cujas concentrações aumentariam cerca de 50%. causado principalmente pela exclusão da criança como receptor. No cenário agrícola haveria um aumento de aproximadamente 10% em relação aos valores atuais de intervenção. Este estudo mostra que, apesar de não haver um impacto numérico nos valores de risco calculados, a variação dos fatores de exposição pode afetar de forma significativa os Valores de Intervenção, que foi o exemplo usado neste estudo, mas também nos estudos caso a caso e em outros valores de referência utilizados no gerenciamento de áreas contaminadas no Estado de São Paulo. Há a necessidade de reavaliação constante dos fatores de exposição sempre que forem publicados novos dados e, mais especificamente, para a população paulista, que possui comportamento e características distintas do restante do país / Abstract: The Risk Assessment methodology is a management toei which allows the finding of a sustainable solution considering human health and remediation of contaminated areas. The Risk Assessment methodology was developed by the Environment Protection Agency (EPA) of USA and has been the base for application in many other countries. This methodology is based on adverse effect occurrence probability's determination, given the scenario the that the receptor is exposed. It establishes a logical sequence of steps to be followed, among those, the potential risk quantification associated to the exposed population characteristics, called Exposure Factors. CETESB has used the Risk Assessment methodology to determine Intervention Values for soils, which are reference values to classify an area as contaminated. CETESB, faced a lack of data for São Paulo's and also Brazilian population characteristics, therefore used Exposure Factors of known international sources. Taking into account the mentioned considerations, this project was developed having 3 mains goals: (a) to make a broad revision of recent information in national geographic studies and international data, aiming to consolidate data for São Paulo's population, and secondarily for brazilian population; (b) to analyze these new factors' sensibility to Intervention Values consolidated by CETESB in 2001, to Benzene, Endrin and Nickel, considering agricultura!, residential and industrial scenarios, and (c) to propose Exposure Factors to be used in the new Orientation Values in the State of São Paulo as well as in the human health Risk Assessment process applied in contaminated areas. The Exposure Factors were updated through research in databases and literature sources, and were estimated based on specific mathematic equations, when appropriate. The sensibility analysis was carried out calculating intake doses and Risk values for the selected substances, using the CSOIL model and the same procedures used by CETESB to derivate Intervention Values. The results show that among the assessed parameters, body weight, air intake rate, and water and soil intake rate have the greater influence at the values of the calculated final risk. The magnitude of each factor depends on physical-chemical characteristics and contaminant's target compartment. The impact assessment of these Exposure Factors shows that there would not be changes for Benzene and Nickel in residential scenarios. The greater impact would be in the Industrial scenario, which concentrations would raise around 50%, caused mainly by the exclusion of children as receptors. In the agricultural scenario, there would be a raise of approximately 10%, related to the current intervention values. This study shows that, despite there is no numeric impact on the calculated risk values, the Exposure Factors variation may affect in a significant way the Intervention Values, that was the example used in this study, and also in studies of specific cases and in other reference values used in the management of contamínated areas in the State of São Paulo. A constant reassessment for the exposure factors is needed, whenever new data are published, and more specific, for São Paulo's population, which has different characteristics and behaviors from the rest of Brazil / Mestrado / Administração e Politica de Recursos Minerais / Mestre em Geociências